新电机及拖动基础 上册第4版 教学课件 顾绳谷 c14
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电机及拖动基础顾绳谷第四版课件共44页PPT
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
电机及拖动基础顾绳谷第四版课件
6
、
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
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倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
c14-PPT课件
6
电气工程系
Department of Electrical Engineering
第二节 连续工作制电动机的选择
一、常值负载下电动机功率的选择
在计算出负载功率 PZ 后，选择额定功率 PN
PN ≥ PZ
m 0 P P ( k 1 ) k N 40 C m
在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减。环境温度 低于30℃时，一般电动机功率也只增加8％。
90 9810 ( 20 5 ) 3 3600 P 10 kW 8 . 3 kW Z 0 . 78 0 . 95
380 V P kW U 选一台Y2系列的异步电动机即可，其数据为： N N 10
3 m /hou [例14-1 ] 一台与电动机直接联结的离心式水泵，流量为 90 扬程20m，吸程5m，转速为 2900 ，泵的效率 B 0.78，试 r/min 选择电动机。 VH 3 P 10 解 水泵在电动机轴上的负载功率为： z B
3 m /s ） 式中， V——泵每秒排出的水量（
对于笼型异步电动机，有时还须进行起动能力的校验。
第一节 电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 一、电动机的发热过程
Δ PP P P ( 1 / ) 1 1 2 2 电动机的发热是由于工作时， Δ PP ( 1 ) 在其内部产生损耗 P 造成的 ， 1 Δ Pp 其值为 0 p Cu
二、电动机的冷却过程
电动机的冷却可能有两种情况。 其一是负载减小，电动机损耗 功率△P 下降时；其二是电动 机自电网断开，不再工作，电 动机的△P 变为零。
电动机冷却 过程的曲线
4
电气工程系
Department of Electrical Engineering
电机与拖动4ppt
三、变压器铭牌
1、变压器型号
按国家标准规定，变压器的型号由汉语拼音字母和数 字组成，表示变压器的系列和规格。
按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规
定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额 定值(或称为铭牌数据)，主要有：
(1) 额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常
以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的
1）折算：使变压器一、二次侧的各量转化为同一匝数 下的量的计算过程。
折算的原则：折算前后电磁关系和功率关系不变。 （1） 电流归算
根据归算前后的磁动势保持不变，有 I2N2 I2 N2
考虑到
N2 N1 ，有
I2
I2
N2 N2'
I2
N2 N1
I2 k
（2）电动势和电压的折算 由于归算前后磁动势保持不变，因此主磁通也不会改
的电流值。原、副边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单
位为安(A)。
(4) 额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。额
定容量、额定电压和额定电流之间的关系为
单相变压器： SN U1N I1N U2N I2N
三相变压器： SN 3U1N I1N 3U2N I2N 此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、 绝缘等级等。
图4.2 油浸式变压器外形图
1—放油阀门 2—绕组 3—铁心 4—油箱 5—分接开关 6—低压套 管7—高压套管 8—气体继 电器 9—安全气道 10— 油表 11—储油柜 12—吸 湿器 13—湿度计
1 铁心。构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通 在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0.3 mm～0.5mm、 表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部 分。图3.3(a)、(b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心 柱，称为心式结构；图3.4所示的变压器，从外面看，铁心柱 包围线圈，
1、变压器型号
按国家标准规定，变压器的型号由汉语拼音字母和数 字组成，表示变压器的系列和规格。
按照国家标准规定，标注在铭牌上的，代表变压器在规
定使用环境和运行条件下的主要技术数据，称为变压器的额 定值(或称为铭牌数据)，主要有：
(1) 额定容量是变压器在正常运行时的视在功率，通常
以SN来表示，单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。对于一般的
1）折算：使变压器一、二次侧的各量转化为同一匝数 下的量的计算过程。
折算的原则：折算前后电磁关系和功率关系不变。 （1） 电流归算
根据归算前后的磁动势保持不变，有 I2N2 I2 N2
考虑到
N2 N1 ，有
I2
I2
N2 N2'
I2
N2 N1
I2 k
（2）电动势和电压的折算 由于归算前后磁动势保持不变，因此主磁通也不会改
的电流值。原、副边的额定电流分别用I1N、I2N来表示，单
位为安(A)。
(4) 额定频率：我国以及大多数国家都规定fN=50Hz。额
定容量、额定电压和额定电流之间的关系为
单相变压器： SN U1N I1N U2N I2N
三相变压器： SN 3U1N I1N 3U2N I2N 此外，变压器的铭牌上还一般会标注效率、温升、 绝缘等级等。
图4.2 油浸式变压器外形图
1—放油阀门 2—绕组 3—铁心 4—油箱 5—分接开关 6—低压套 管7—高压套管 8—气体继 电器 9—安全气道 10— 油表 11—储油柜 12—吸 湿器 13—湿度计
1 铁心。构成变压器磁路的主要部分。为了减小交变磁通 在铁心中引起的损耗，铁心通常用厚度为0.3 mm～0.5mm、 表面具有绝缘膜的硅钢片叠装而成，分为铁心柱和铁轭两部 分。图3.3(a)、(b)所示的变压器，从外面看，线圈包围铁心 柱，称为心式结构；图3.4所示的变压器，从外面看，铁心柱 包围线圈，
《电机及拖动基础》(顾绳谷第4版)
《电机及拖动基础》教学大纲课程编号：161012 开课学期：4适用专业：自动化编写教师：陶曾杰学时：72 学分：4审核：杨斌文第一部分说明一、课程性质、作用本课程是自动化专业的一门专业基础课,为该专业的必修课。
它一方面研究电机与电力拖动系统的基本理论问题，另一方面又研究其学科实验与生产实际的内容。
本课程的作用是为培养自动化专业的人才打下必要的专业基础。
二、课程的任务与基本要求本课程的任务应使学生掌握常用交、直流电机、控制电机及变压器的基本结构与原理以及电力拖动的运行特性、分析计算、电机选择和实验方法，为学习《自动控制原理》、《电力电子技术》、《现代控制理论》、《运动控制系统》、《计算机控制系统》等课程准备必要的基础知识。
本课程的基本要求1、掌握常用交直流电机及变压器的基本理论(电磁关系能量转换关系等)。
2、掌握电动机的起动情况与分析电动机机械特性及各种运转状态(电动、回馈制动、反接制动,能耗制动)的基本理论。
3、掌握电力拖动系统中改变电动机参数调速的方法、基本原理和技术、经济指标。
4、理解电力拖动过渡过程的基本特性及主要分析方法。
5、掌握控制电机的工作原理、特性及用途6、掌握选择电动机的原理和方法。
7、掌握电机与电力拖动系统的基本实验方法与技能,并具备较强的应用能力。
8、了解电机及拖动今后的发展方向。
三、教学方法建议理论课教学要采用启发式，要同本地的生产实际相结合，要同自己的有关科研工作相结合，要与当前科技发展情况相结合。
讲授时要做到层次清楚，重点突出，语言精炼。
课堂上要开展问答式、讨论式互动形式。
实践教学要精讲多练。
每个实验只讲基本原理与注意事项，由学生自己动手完成实验接线、实验操作、实验测试与结果分析。
要强调通过作业巩固理论知识与通过实验掌握实际知识。
要培养学生的自学能力，给学生安排一定的自学内容，并通过考试加以检验。
四、本课程与其他课程的关系本课程的先修课程是《大学物理》、《电路理论》。
本课程内容中涉及到的课程有《电气控制技术》、《电力电子技术》、《自动控制原理》。
《电机及其拖动基础》顾绳谷-第14章
对于直流电动机，过载能力受换向所允许的最大电流值的限 1.5 ~ 2 制。Z型直流电动机，在额定磁通下，可选为 KT 对于专为起重机、轧钢机、冶金辅助机械等设计的ZZ型和ZZY型电 2.5 ~ 3 动机，以及同步电动机， KT 对于笼型异步电动机，有时还须进行起动能力的校验。
第一节 电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 一、电动机的发热过程
在计算出负载功率 PZ 后，选择额定功率 PN
PN ≥ PZ
P PN
m 40 C
m 0
(k 1) k
在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减。环境温度 低于30℃时，一般电动机功率也只增加8％。
环境温度 电动机功率增减 的百分数 30℃ ＋8％ 35℃ ＋5％ 40℃ 0 45℃ －5％ 50℃ －12.5％ 55℃ －25％
17
1 2 1 2 h a t 0 . 89 18 m 144.2m 11 3 a3 1 1 2 1 减速阶段罐笼行经高度 h3 a3t3 1 16 2 m 128m 2 2 稳定速度罐笼行经高度
有起、制动，停歇时 间的变化负载电流图
用直线段代替曲线 变化负载电流图
（四）等效法在非恒值变化 负载下的应用 如果非恒值变化负载如左 图的电流图所示
I dx
机电系
t
0
i2 dt dt
t
0
t
0
i2 dt
14
t
另一种较简便的方法是把变化曲线分成许多直线段，求出 各段的等效值，然后求出等效电流值。
7、导轮直径
d 2 5m
2 2 GD 584000 N m 8、导轮飞轮惯量 2
电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
结语
1 基础的理论和实践应用经验
本课程涵盖了电机及拖动基础的知识点，为 学生提深对电机及其应用的认识
通过学习本课程，学生将加深对电机及其应 用领域的认识和理解。
传动带和链条的选择
详细了解传动带和链条的选用原则，以及如何在设 计中考虑传动效率和可靠性。
转速比计算
讲解如何计算转速比，以及它对电机拖动系统性能 的影响。
平衡装置设计
介绍电机拖动系统中平衡装置的设计原理和实际应 用，以实现稳定的运行。
第四章 电机应用
电动机车的原理和构造 水泵电机的应用 机床电机的控制和保护 电梯电机的控制和安全
电机及拖动基础-顾绳谷 (第四版)课件
本课程将介绍电机及其应用，包括基础的电机原理，各种类型的电机及其特 点，电机控制方法和电机拖动系统设计。
第一章 电机基础知识
电梯电机及其特点
学习电梯电机的工作原理和特点，以及在不同 应用中的使用。
电机的类型和工作原理
探索不同种类的电机，包括感应电机、同步电 机和步进电机，以及它们的工作原理。
交流电机和直流电机的区别
了解交流电机和直流电机之间的区别及各自的 优缺点，以及在不同场景中的应用。
常用电机的特点
了解各种常用电机的特点，如搅拌电机、风扇 电机和泵电机，以及它们在不同行业中的应用。
第二章 电机控制方法
1
频率变换启动
2
深入了解频率变换启动方法，以及它在
电机控制中的应用和优势。
3
软启动
4
介绍软启动技术，探讨它在电机控制中 的作用和优点，以及应用实例。
直接启动和变压器启动
学习电机的直接启动和变压器启动方法， 了解它们的原理和适用场景。
变频启动
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
3
二、直流电机的结构
1—换向器
2—电刷装置
3—机座
4—主磁极
5—换向极
6—端盖
7—风扇
8—电枢绕组
9—电枢铁心
直流电机剖面图
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
4
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态
课件
13
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
14
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
15
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件Biblioteka 16二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
7
2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
3
二、直流电机的结构
1—换向器
2—电刷装置
3—机座
4—主磁极
5—换向极
6—端盖
7—风扇
8—电枢绕组
9—电枢铁心
直流电机剖面图
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4
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
励磁方式
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行于额定状 态。电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；运行电流大于额 定电流——过载运行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载 运行会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或额定状态
课件
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课件
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电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件Biblioteka 16二、绕组的基本形式 （一）单叠绕组
单叠绕组的特点：元件的两个端子连 接在相邻的两个换向片上。
单叠绕组的所有的相邻元件依次串联， 即后一元件的首端与前一元件的末端 连在一起，接到一个换向片上。最后 一个元件末端与第一个元件首端连接 在一起，形成一个闭合回路。
a)—电枢铁心
冲片
b)—电枢铁心
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)
课件
7
2、电枢绕组——由许多按
一定规律连接的线圈组成。 1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘